高性能泵叶轮数值研发关键技术基础研究

效率高、抗汽蚀性能强、稳定性好的新型泵叶轮研发有广泛需求，但目前叶轮研发大多还采用半经验半理论加试验验证的传统模式，即"设计－试制－试验－改进"的低效率反复过程。本研究项目基于SMAC方法，发展求解叶轮内定常和非定常湍流的隐式数值格式，将高精度高分辨率TVD格式用于控制方程对流项的离散，提高叶轮水力性能预测的准确性。基于叶轮流场CFD结果，引入局部涡动力学诊断理论，对传统分析不能发现的不良流动根源进行放大并捕捉，找到相应的设计缺陷部位。建立诊断参数与叶轮造型之间的函数关系，进而将诊断参数作为约束条件放入到设计体系中，联合其它几何、流动、能量约束条件进行控制，以能量系数和汽蚀系数加权构造的综合评价函数为目标函数，用遗传算法对叶轮设计进行优化，再用数值模拟进行验证，确保叶轮优化切实有效。项目的研究结果将为新型高性能泵叶轮的CAD\CFD综合高效数值研发技术系统的形成奠定必要的理论基础。